《线切割操作工》 | 第二章 认识线切割加工技术 第二节 线切割机床的组成

一、线切割机床整体认识

线切割机床包括两大系统：线切割机床主体和控制系统。其中控制系统常见的又有单板机控制系统、电脑台式控制系统和电脑立式控制系统三种，如图2.8所示。

图2.8 线切割机床及控制系统

线切割机床主体主要包括工作台、储丝及走丝机构、丝架及导轮机构、工作液循环系统等，如图2.9所示。

图2.9 线切割机床的主要组成

1—工作台；2—储丝及走丝机构；3—丝架及导轮机构；4—控制按钮；5—床身；6—工作液循环系统

二、工作台

工作台安装在经过水平校正的床身上。工作台有上下两层，下面一层称为下拖板（也叫做X轴拖板），它能够带动工作台左右来回移动；上面一层称为上拖板（也叫做Y轴拖板），它能够带动工作台前后来回移动。上拖板的上表面就是工作台面，工作台上面安装有四个（或更多）绝缘块，绝缘块上方是工件夹具支架，支架连接有脉冲电源，如图2.10所示。工作台有两个运动方向，即两个坐标轴。以人站在线切割机床前面观察机床，左右方向为X轴，左负右正；前后方向为Y轴，前负后正。

图2.10 工作台

1—X轴拖板；2—Y轴拖板；3—X轴手轮；4—Y轴手轮；

5—工作台面；6—绝缘块；7—工件夹具支架；8—工件电极线；9—X轴标尺；10—Y轴标尺

（1）拖板

手动操作时，可以摇动手轮来控制拖板前后左右来回移动，自动加工时由电脑通过控制柜使拖板自动来回移动，实现定位或加工出符合要求的工件。

手轮

拖板上的手轮是用于手动操作用的，它与拖板的丝杆相连接。手轮配有精密的刻度盘，用来读取拖板移动的距离，如图2.11所示。

图2.11 手轮

手动操作时，拖板移动的距离，可以利用拖板上的标尺和手轮上的刻度盘来读取。标尺上的一小格是1毫米，手轮上的一小格是0.01毫米（即1丝），刻度盘转一圈是4毫米（即400丝）。

（3）工作台面

工作台面是装夹工件进行加工的地方。工作台前后有经过绝缘垫块支撑的夹具支架，支架通过电线与脉冲电源正极相连。工件安装在支架上后，工件成为脉冲电源正极，加工时就可以与电极丝（电极丝接脉冲电源负极）产生放电。工作台面上设计有工作液回流沟槽，沟槽里有排液孔，如图2.12所示。

图2.12 工作台面

三、储丝及走丝机构

储丝及走丝机构的作用是使电极丝按一定的速度作往复运动，并将电极丝整齐地缠绕在储丝筒上，如图2.13所示。

图2.13 储丝及走丝机构

高速走丝线切割的电极丝是高速往复运动的，一般走丝速度为每秒8～10米。

工作时，电动机带动储丝筒往复正、反向高速旋转，同时通过三对齿轮（如图2.14所示）传动，减速后带动拖板丝杆转动，使走丝拖板配合储丝筒做往复直线运动，保证电极丝整齐地缠绕在储丝筒上。

图2.14 走丝变速齿轮

储丝筒一般用薄而轻的材料做成，这样可以加快换向速度，提高加工效率。储丝长度一般不超过400米，按丝速每秒10米计算，每40秒就要换向一次。

电动机正、反向旋转变换，由走丝行程控制器来检测控制，如图2.15所示。在走丝拖板上装有一对行程限位挡块，在基座上装有行程开关。当走丝拖板4向右移动时，换向行程撞钉7逐渐靠拢行程开关1，压下行程开关1时，电动机反转，丝筒也反转，走丝拖板开始往左移动；换向行程撞钉8又向行程开关2靠拢，行程开关2被压下时，电动机再次改变旋转方向，储丝筒跟着换向，走丝拖板又往右移动，如此循环往复。

两个行程限位挡块5的位置和距离是根据储丝筒上的电极丝的位置和多少来调节的。调节时先松开锁紧螺钉9，移动行程限位挡块5到适当位置，再旋紧螺钉9。

超程撞钉6和行程开关6的作用是：当某种原因导致走丝拖板达到换向位置后，没有换向，不回头地继续往一个方向移动。这时如果没有自动停机保护装置，就会拉断电极丝和碰撞损坏机床。但是由于行程开关3的作用，超过行程后，超程撞钉6会压下行程开关3，从而切断机床电源，强行停机，起到了保护作用。可见行程开关3相当于“急停”按钮，与超程撞钉6配合起到超程保护的作用。

图2.15 行程控制

1，2，3—行程开关；4—走丝拖板；5—行程限位挡块；6—超程撞钉；7，8—换向行程撞钉；9—锁紧螺钉

四、丝架与导轮

丝架及导轮组件机构的作用是对电极丝起支撑作用，通过导轮控制，使电极丝工作段与工作台平面始终保持要求的几何角度，同时还装有导电装置和冷却液喷嘴。丝架有很多种形式，如图2.16所示是其中一种。

图2.16 丝架

1—上丝臂；2—下丝臂；3—立柱；4—上导轮组件；5—下导轮组件；6—上副导轮；7—下副导轮；8—电极丝；9—工作液管；10—电极丝的电极引线；11—导电块；12—储丝筒；13—电极丝拖板（U，V轴）

（1）丝臂

丝臂安装在立柱上，通常下丝臂固定，上丝臂可通过立柱上的手柄来上下移动，从而调节上、下丝臂之间的距离，如图

2.17所示。

图2.17 丝臂

（2）导轮

导轮的作用是使电极丝稳定地运行。上、下丝臂的前后端都装有导轮，分别是：前上导轮、前下导轮、后上导轮和后下导轮。

前上导轮、前下导轮是主导轮，其精度和稳定性对加工有较大的影响，如图2.18和图2.19所示。

图2.18 前上导轮

图2.19 前下导轮

后上导轮、后下导轮是副导轮，辅助电极丝稳定运行，同时使电极丝能均匀地绕在储丝筒上，如图2.20和图2.21所示。

图2.20 后上导轮

图2.21 后下导轮

（3）导电块

导电块是向电极丝送电的装置。走丝过程中，电极丝始终与导电块保持良好接触。上丝臂前端的导电块是把脉冲电源送到电极丝上；上下丝臂中部的导电块进行断丝检测，如图2.22所示。

图2.22 丝臂上的导电块

1—电线；2—中部导电块；3—前端导电块；4—电极丝；5—导轮

（4）丝架走丝

走丝有两个运动，一是储丝筒的正反向旋转，带动电极丝在各个导轮和导电块之间往复穿梭运动，二是储丝筒拖板往复直线运动，使电极丝均匀地缠绕在储丝筒上。这些都是由储丝筒电动机来带动工作的，如图2.23所示。

图2.23 电极丝走丝路线

五、工作液循环系统

工作液循环系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管等组成，实物如图2.24所示，结构示意图如图2.25所示。

图2.24 工作液循环系统

图2.25 工作液循环系统结构示意图

工作液起绝缘、排屑、冷却等作用。脉冲放电的时候，空气被击穿导电，产生高温；脉冲间歇时，工作液进入放电间隙，使工件与电极丝之间迅速恢复至绝缘状态，使电弧熄灭，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量甚至烧断电极丝。在加工过程中，工作液顺着电极丝高速地流动，能把加工过程中产生的金属颗粒迅速地从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极丝和工件，防止工件变形。

工作液水泵将工作液经过滤网吸入，通过上水管，分送到上下丝臂供液管。用分流调节器上的调节钮，来控制供液量的大小。加工后的废液，经工作台的排液口，靠工作液的自重流回到工作液箱。工作液在箱内经过沉淀、过滤再流入水泵箱。箱中的过滤网经过一段时间后需要更换。

六、线切割机床电气控制

电气控制按钮，主要有储丝筒电机启停按钮、工作液启停按钮等，如图2.26所示。

图2.26 线切割机床电气控制钮

1—急停；2—电源指示灯；3—走丝停；4—走丝开；5—工作液停；6—工作液开；7—加工结束停机；8—断丝停机；9—制动

急停：在紧急情况下，按下急停钮，所有机床动作停止；解除险情后，顺时针旋转急停钮，恢复正常状态。

电源指示灯：指示灯亮，表示机床已通电。

走丝停：按一下，走丝电机断电，走丝停止。

走丝开：按一下，走丝电机通电旋转，储丝筒旋转，开始走丝。

工作液停：按一下，工作液泵断电，工作液停止循环。

工作液开：按一下，工作液泵通电，工作液开始循环。

加工结束停机：右旋置“开”时，加工结束后工作液和走丝自动停止；左旋置“关”时，加工结束后工作液和走丝不会停止，需手动停止。

断丝停机：右旋置“开”时，加工过程中，若电极丝断丝，走丝会自动停止；左旋置“关”时，若电极丝断丝，走丝不会自动停止。

制动：右旋置“开”时，停止走丝，储丝筒会快速制动停下来，一般应置于“开”位。

七、脉冲电源

电火花线切割所用的脉冲电源，又称高频电源，是火花放电的重要设备。脉冲电源的性能，对线切割机床的加工效率、加工精度、表面粗糙度都有较大的影响。脉冲电源装在控制柜里，如图2.27所示。

图2.27 脉冲电源

线切割加工产生的电火花，用眼睛看上去好像不停地在产生火花放电，其实它并不是连续的电弧放电，而是脉冲式的放电。所谓脉冲放电，就像人心脏跳动一样，是一下一下的，有放有停，间隔进行。只是脉冲的节拍很快，所以肉眼看上去是连续的。脉冲的节拍我们叫做脉冲频率；一个脉冲持续的时间叫做脉宽；两个脉冲之间停歇的时间叫做脉间。

如图2.28所示，为一种脉冲电源的控制面板。这里作简单介绍：

1——脉冲电源控制器的电源开关。

2——脉冲电源空载电压选择钮，有四挡可调。

3——脉冲电源输出电压表，工作时一般在90伏左右。

4——脉冲电源输出电流开关，共八个，开得越多驱动电流就越大。

5——脉冲电源输出电流表，加工时一般不超过5安培。

6——定中心与加工选择，选“定中心”时，由电脑控制坐标拖板移动，自动对边或对中心。加工时，应打到“加工”位置。

7——高频开关，加工时，打开高频，才能产生电火花。

8——脉宽值调节，八个按钮分两组，各四个。读数方法为：前四个按钮按下的值相加，再与后面按下的一个按钮的值相乘。

9——脉间值调节，共四个，读数方法为：按下的按钮对应值相加。

图2.28 脉冲电源控制面板

由以上可以看出，脉冲电源控制面板主要调节四个参数：脉间、脉宽、电压和电流。在加工过程中，要根据加工质量要求、工件材料及材料厚度等来调整脉冲电源控制面板的开关和旋钮。关于脉冲电源参数选择，在后面的章节里有更详细的介绍。

八、数控系统

数控系统就是指控制系统中的单板机或电脑，如图2.29所示。它的主要功能是用电脑绘制加工零件图、编制或录入加工程序，并对程序进行调试，指挥加工过程，并对加工进行监控。数控系统是实现加工自动化、智能化的指挥中心。

图2.29 线切割数控系统

（作者：雷林均）